Arnold 渲染技巧

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3399 1 138 2022-09-19

希望本篇文章对使用Arnold渲染器和苹果电脑做三维设计的UI设计师们有一定帮助


前言

随着行业的发展,现在越来越多的岗位要求UI设计师需要具备一定的三维设计能力,因此大多数UI设计师也在不断更新自己的技法能力学习三维软件,大家都知道三维软件最好是用PC电脑,毕竟PC硬件配置是苹果电脑没法比的,但是UI设计师公司普遍配置的是苹果电脑(有条件的公司会在配个PC电脑),目前在苹果电脑上使用三维设计软件主要是 C4D 和 Blender,渲染器 C4D 可以选择 OC、RS、Arnold 前两个渲染器主要靠 GPU,Arnold 靠 CPU,个人使用后感觉苹果电脑 CPU 要比 GPU 好用一些,所以还是比较推荐大家用 Arnold 渲染,我也时今年才开始接触Arnold ,之前做三维都是用 PC 电脑, OC 进行渲染,目前市面上关于 Arnold 渲染的学习资料相对比较少,因此写这篇文章的目的主要是给目前使用苹果电脑需要做三维设计的的 UI设计师们一些关于我用 Arnold 渲染器的一些经验总结,希望对你们有一些帮助。 文章分为两块内容,渲染设置和渲染技巧,渲染设置主要是讲一些常用的渲染参数设置,渲染技巧主要是讲在渲染中的一些知识点和技巧,下面两张图是我前段时间用 Arnold 渲染的一些图,Arnold 渲染的质量还是可以的。


01 渲染设置技巧

1.1 采样参数

采样值是 Arnold 渲染中的主要参数,数值的大小会直接影响渲染图的最终效果,采样数越多,抗锯齿质量越好, 渲染时间越长,但是采样值也是有个零界值,超过这个值只会让渲染时间变的更长,但是渲染的效果不会因为时长变的更好,所以大家不要盲目以为调高参数就能让渲染质量更好,也要关注下材质和灯光的问题,关于参数设置建议大家逐渐增加它。


1.1.1 摄像机 Camera

摄像机参数相当于是一个全局参数的倍增器,摄像机参数调高以后所有的参数都会变高,参数数越高,抗锯齿质量越好,渲染时间越长,大家在设置摄像机参数时尽量不要给的太高,摄像机参数太高会导致其他参数等比变高,渲染时间也变的很长,通常来说参数为 4 时可以渲染中等质量,参数为 8 时可以渲染高质量,参数为 16 时可以渲染超高质量。


1.1.2 漫射 Diffuse

漫射参数是控制渲染图中的漫反射采样值,漫反射采样值只会影响直接可见的漫反射表面,不会影响其任何东西, 增加漫反射采样值可以有效降低漫射噪点。


1.1.3 镜面 Specular

镜面参数是控制反射采样值,同理提高镜面的采样可以有效降低渲染图中反射的噪点。


1.1.4 透射 Transmission

透射参数是控制材质透明属性的采样值,同理提高透射的采样可以有效降低渲染图中透明材质的噪点。这里和大家说个小技巧,因为透明材质比如玻璃类材质,因为有镜面和透射两个属性,当你无法判断是哪个属性导致的噪点时,可以尝试将透射和镜面切换为零,就可以判断是哪个参数导致的噪点。


1.1.5 次表面散射 SSS

当我们使用 SSS材质时,提高次表面散射采样值可以降低 SSS 材质一定的噪点,要想有效的降低 SSS 材质噪点还需要增加一点镜面和漫射采样值,这样噪点会更少一些。


1.1.6 间接 Volume

间接指的是体积渲染的参数,当我们渲染一些体积效果比如云、烟雾等时,增加间接采样值可以提升体积对象的透光性。


1.2 光线深度

光线深度时设置光线反弹的次数,反弹次数越高渲染的时间也会相应的变的更长,下面给大家介绍下各参数的效果。


1.2.1 总数

总数时代表的最大反弹次数,一般来说不会去动这个数值,除非你需要反弹次数超过这个值。


1.2.2 漫射

增加漫射值可以提高渲染常见中光的漫反射次数,以房间为例漫反射次数越多,房间中接受到的光越多,现实世界中可能只有一束阳光照进房间,但是因为光线经过多次反弹,房间其他地方的物体也会受到光的影响。


1.2.3 镜面

增加镜面数值可以提升渲染图中反射的光线反弹次数,如果你的图中反射材质比较多,建议可以适当提高反射的反弹次数,这样画面更真实一些。


1.2.4 透射

增加透射数值可以提高光在透明材质中的折射次数,如果你的渲染图中有很多透明材质可以适当提高透射参数值。


1.2.5 体积

体积参数一般在渲染体积对象时才会用到,一般默认是 0,当你渲染体积对象云、烟雾等时可以提高体积参数, 提高光线在体积对象中的散射次数,让体积对象更通透。


1.2.6 透明深度

透明度参数默认是 10,一般没去动它,这个参数控制的是多少光线穿过透明物体表面,穿过物体表面的光线过少会变黑。


1.3 ACES工作流

ACES 工作流是色彩编码系统在电影或电视制作的整个生命周期中管理色彩的行业标准。ACES 确保了一致的色彩体验,除了创意优势之外,它拥有极为宽广的色彩空间, 其范围不仅包含了目前己知的全部色彩空间,甚至超过了人类视觉所能感知的所有色彩范围。不仅如此,它也通过定义建立了一个统一且精确的数学空间,为未来的视觉工作做好了充足准备,通俗点来说用 ACES 工作流渲染的图要好看点,而且用 ACES 工作流渲染图亮部不会过曝。


1.3.1 渲染设置

要使用 ACES 工作流首先我们要去渲染设置中设置颜色管理,这里需要用到 ACES 的色彩文件包,我会分享给大家,可以在文末下载,具体参数设置看下图,设置的时候记得选1.0.3 版本中的 config。ocio 文件。


1.3.2 IPR渲染窗口设置

1、打开色彩空间列表View(显示)-Toolbar(工具箱)- Show color space list(显示颜色空间列表)勾选

2、将色彩空间设置为 Output-SRGB


1.3.3 设置贴图色彩空间

ACES贴图分为三类,用不同的色彩空间设置

第一类:漫射材质(例如:木头材质表面的木头贴图), 色彩空间设置为Utility-sRGB-Texture

第二类:材质的镜面、反射、凹凸贴图,色彩空间设置为 Utility- Raw

第三类:光照贴图(例如:HDR贴图)色彩空间设置为 Utility-Linear-SRGB


1.4 色彩校正

ACES 工作流渲染的图有个缺点是偏暗,因此我们可以在 Post 中添加一个色彩校正进行调整一下,当然你也可以渲染完后在 PS 中进行调整


1.5 辉光效果

Arnold 发光效果好多小伙伴都不知道是怎么弄的,其实 Arnold 的发光效果是放在 Post 里的,默认是没有开启的,如果你需要发光效果可以去 Post 里打开,具体参数根据渲染效果自行设置


1.6 Arnold降噪

大家在渲染的时候可以开启 Arnold 降噪可以降低最终渲染图中的噪点,在 Post 里可以找到 Arnold 降噪,关于参数我一般用的是默认的,大家也可以尝试下不同参数效果。


1.7 体积光

体积光需要在渲染设置中的环境-大气里选择 atmosphere_volume,选择后会自动建立一个体积光的材质球,材质球的属性也比较简单。

颜色 Density:控制体积光的密度参数越大越实、越小越虚

哀减颜色 Attenuation:数值越高光穿过体积传播衰减的越多,数值越小光穿过体积衰减的越少,如果数值为 0 光穿过体积不会衰减


1.8 着色覆盖

着色覆盖是个非常有趣的功能,你可以设定一个材质球, 赋予给着色覆盖,然后渲染画面中的所有模型材质都会变为你赋予的这个材质球材质。


02 材质/标签

2.1 标准材质球

标准材质球是 Arnold 渲染中用的最多的,大部分对象材质渲染都是用的标准材质球,标准材质球中包含了基础 Base、镜面 Specular、透射 Transmission、次表面散射 Subsurface、涂层 Coat、 光泽 Sheen、薄膜 Thin Film、自发光 Emission、几何体 Geometry、 ID、 高级 Advanced,共十一个功能,最常用的是前面九个,接下来我会给大家介绍下标准材质球常用的一些功能都是干嘛的。


2.1.1、基础Base

可以理解为材质的漫反射属性,基础属性的颜色决定了材质的颜色(玻璃和SSS可单独调整颜色),通常材质漫射贴图都贴在这里,基础里有个金属度属性可以制作金属质感材质。


2.1.2 镜面 Specular

可以理解为材质的反射属性,镜面属性的参数影响材质的反射效果,关于镜面说下几个难理解的参数,如果你想让你的图渲染的更真实,可以在网上找下对应材质的”反射率 IOR“是多少,Arnold 中预设了一些 IOR 参数,各向异性 Anisotropy 和旋转 Rotation(旋转可以做拉丝不锈钢材质)可以改变材质表面反光的样子。


2.1.3 透射 Transmission

可以理解为材质的透明度属性,透射属性参数影响材质的透明度效果,做玻璃、水等材质时都会用到透射,关于透射我给大家讲下几个不好理解的功能。

深度 Depth:深度数可以控制玻璃的厚薄效果,数值越高玻璃越薄。

散射 Scatter:较厚的模型调整散色颜色会改变内部散射效果。

散射各向异性 Scatter Anisotropy: 该数值为零时光线向四周均匀散射,大于零时散射效果向前偏,小于零时散射向后偏。

色散阿贝 Dispersion Abbe:这个数值可以增加透明材质的色散效果,制作钻石、宝石等材料时用的到。

透射通道 Transmit Aovs:这个是渲染半透明材质要用到的通道。

介质优先级 Dielectric Priority:介质是在制作多个透明材质混在一起时使用的,数值越高的介质会覆盖数值低的介质。


2.1.4 次表面散射 Subsurface

次表面散射就是我们常说的SSS材质,SSS 材质是模拟物体内部的散射效果,关于 SSS材质我给大家讲几个不好理解的参数。

半径 Radius:半径值是控制物体内部的透光性,值越高越通透越低则透过物体的光越少。

比例 Scale:控制光线在反射回来之前可能在表面下传播的距离,比例增大会等比增加半径值的效果。

类型 Type:类型中有三种类型可以选择

1、扩散 Diffusion:通过单层,它可以捕获表面细节和深度散射。

2、随机游走 randomwalk:与基于扩散理论的经验不同,随机游走实际上是在表面以下以真正的随机游走进行追踪, 并且不假设几何形状是局部平坦的。

3、随机游走 Randomwalk v2:这种方法通过高度透明/光学薄的物体更准确、更深入地散射,从而在物体的精细表面细节和强背光区域周围产生具有更饱和色彩的 SSS

各向异性 Anisotropy:将光均匀散射到各个方向,正值使散射效果向前偏向光的方向,而负值使散射向后偏向光。


2.1.5 涂层 Coat

涂层参数和镜面属性很像,从字面我们可以理解涂层属性就是给物体表面涂抹了一层具有反射性的透明涂层,比如像汽车油漆的透明涂层,它的属性和镜面差不多,多了一个法线的功能。

这里的法线指我们可以通过法线贴图来控制涂层,比如模型上的雨滴效果就可以用这种方式做。


2.1.6 光泽 Sheen

光泽属性多用于表现纤维、布料、天鹅绒和缎子等表面的光泽效果,参数也比较简单


2.1.7 薄膜 Thin Film

薄膜属性是给材质表面一层反光涂层,效果就是大家所说的五彩斑斓的黑,这里需要注意的是,薄膜效果会受镜面属性的“反射率 IOR“影响。

厚度 Thickness(nm):厚度效果会影响镜面反射、透射和涂层。

反射率 IOR:反射率会影响薄膜表面效果,如果你需要追求更真实的效果可以在网上找对应物体的 IOR 具体数值


2.1.8 自发光 Emission

自发光很好理解,该属性可以给材质赋予发光效果,如果大家需要让一个物体对象做为光源,建议大家使用网格灯光,不要用材质自发光。


2.1.9 几何体 Geometry

该功能主要用于模型的一些改变,接下来给大家说下常用功能。

薄壁 Thin Walled:薄壁功能启用后会将你的模型对象模拟成一个薄片,比如你做玻璃材质的时候启用薄壁,你的模型对象会被模拟成一个薄玻璃。

修剪透明度 Cutout Opacity:这个功能类似PS的蒙版, 可以通过黑白贴图来修剪模型,如果不用贴图单调试透明度数值会让模型产生透明效果。

法线 Normal:法线功能是我们做 PBR贴图最常用的功能,它并不是像字面意思那样只能用法线贴图,后面我会给大家说用法。


2.2 SSS材质

说下关于 SSS材质一些技巧,Arnold 可以在标准材质球可以中编辑透明和次表面散射,因此我们在做 SSS 材质时可以把透射和次表面散射混合在一起,混合参数根据效果自己把握,可以适当的加入一点自发光让材质更通透一些。


2.3 法线和凹凸贴图

Arnold 的凹凸和法线贴图可能相比 OC 渲染要麻烦一点,文末我会给大家分享高质量免费 PBR 材质资源。

1、凹凸贴图需要在节点编辑器加入 Bump2D 功能,在将黑白贴图连接到 Bump2D-凹凸贴图,最后链接到标准材质的法线上。

2、法线贴图需要在节点编辑器加入 Normal 功能,在将法线贴图链接到 Normal-输入,最后链接到标准材质的法线上。


3、同时使用凹凸和法线贴图,需要将第二步 Normal 功能链接到 Bump2D - 法线 Normal,最后将 Bump2D 链接到标准材质的法线 Normal 上。


2.4 置换贴图使用

Arnold 置换贴图需要在节点编辑器中设置,在标准材质球中打开节点编辑器,加入节点功能“置换 Displacement”把贴图链接到置换上,在链接到 Arnold Displacemont。


2.5 透明贴图

在 Arnold 中渲染透明贴图有两种方式,都是通过编辑材质球来实现,下面给大家介绍下着两种方式:

1、 Alpha 贴图

把透明背景的贴图,放入标准材质球的 Alpha 中可以制作透明贴图效果,简单理解为 PS 中的剪切蒙版

2、修剪透明度贴图

把黑白贴图连接到修剪透明度,它是通过图片的黑白信息对物体对象进行裁剪,可以简单理解为 PS 中给图层加了一个蒙版


2.6 贴图反相

为啥要单独把反相这个节点功能拿出来说呢?因为好多朋友用节点的时候都没找到反相,Arnold 汉化后名字叫”补码 Complement“


2.7 Arnold标签

关于 Arnold 标签主要讲几个实用的功能。

1、不透明 Opaque:渲染玻璃材质时把这个勾去掉,玻璃会更通透一些。

2、细分功能:细分功能可以通过渲染器增加模型的面数,比如:做一些需要高细分的置换贴图时,可以用细分功能去增加面数,而不用去增加模型面数。

3、置换标签:默认是 100CM 的高度,如果在你模型场景中不合适可以调整小些。


2.8 材质视图预览

Arnold 材质默认是不会在摄像机视图显示你贴在哪个模型上的,可以通过节点编辑器中,将材质球链接到阿诺德视口 Arnold Viewport,就可以在摄像机视图中查看哪些模型贴了材质。


2.9 渐变控制黑白贴图

当我们使用一些黑白贴图时需要对贴图细节进行一些调整,比如我们使用一张黑白污垢图,但是不希望污垢出现那么多,那么我们可以将黑白贴图链接到渐变节点进行调整,渐变节点还可以改变贴图的颜色。使用渐变调整黑白贴图时,渐变节点功能的类型一定要选用”Custom“


03 灯光/渲染

3.1 渐变灯光

如果想让灯光有更多的细节变化,可以尝试给灯光加一个渐变贴图,可以控制渐变贴图控制灯光照射到物体上的效果,同时可以使照射在物体上的灯光过度更柔和。


3.2 HDR 天空

给大家介绍两个 HDR 天空中的两个比较常用的两个功能

1、Arnold 默认 HDR 是对摄像机可见的,如果我们要对单一对象渲染一张透明背景的图,又不想让 HDR 显示出来可以在 Arnold 天空中把摄像机参数设置为 0,同理如果不希望 HDR 对模型对象产生漫射、反射等效果也可以在这里调整。

2、Arnold 的 HDR 不像 OC 可以直接在 HDR 参数面板进行调整,在 Arnold 中我们需要到坐标里进行调整 HDR 的位置。


3.3 目标灯光

Arnold 中没有 OC 的目标灯光,可以给 Arnold 灯光加一个目标标签(右键灯光- 动画标签-目标),让灯光照射方向跟随对象。


3.4 巧用灯光做焦散

Arnold 渲染器的焦散效果并没有 GPU 渲染器 RS 和 OC 的效果那么好,但是不代表不能做,可以采用聚光灯-灯光过滤的方式给一个焦散的贴图,文章最后我会给大家分享一套高清焦散贴图


3.5 巧用灯光“可见“属性

有时候我们需要对渲染对象某一属性进行单独调整,比如需要加强高光亮度,如果我们此时去提高灯光强度会让高光、漫反射、透射等属性都增加,如果只想调整高光可以在灯光属性面板可见中单独调节高光属性,同理想提高其他属性也可以单独调整。


3.6 着色调试模式

这个功能其实挺好用的,你可以通过右键点击调色模式渲染各种类型的图,比如:白模、线框图、法线图、对象图等,对象图可以方便我们在后期修图的时候对单个对象进行调整。


3.7 降噪处理

这里再次给大家提到降噪,如果只是单纯提高采样值并不能完全解决噪点问题,因为我们的灯光、HDR、体积等也是有采样值的,大多数情况灯光采样 3-4 就够了,光源越大阴影越柔和需要的采样就会高一些,所以我们在降低噪点时不要只看渲染设置的采样值参数,有时候可能受其他因素影响


3.8 景深

给摄像机加入 Arnold 标签,勾选景深,选择“大小”给大小一个合适的数值,可以自己尝试,按住 Control+option 点击 IPR 渲染窗口中的渲染主体对象注意:有些摄像机投射方式是没法使用景深的,比如等角视图,平行视图等。


3.9 渲染错误处理

有时我们可能会遇到贴图丢失导致渲染错误无法渲染,但是因为材质太多不知道是哪个出了问题,可以到渲染设置中找到“错误处理“功能,将出错时中止的勾去掉就可以继续渲染了,出错的纹理和颜色会有颜色在渲染图中标示出来。


写在最后

随着行业的发展目前很多U设计师都在学习三维设计,三维设计软件和渲染器也有非常多的种类各有千秋,目前来看最适合做三维设计的硬件设备依然是 PC 电脑更好,但是做为UI设计师我们可能更多的在是苹果电脑上工作(有条件的会单独配个 PC),因此如何在苹果电脑较差的硬件条件上更好的完成三维设计是一个挑战,以目前个人使用情况来看 Arnold 渲染器在苹果电脑上算是一个不错的选择,感兴趣的朋友可以尝试一下。 本篇文章给大家大致介绍了一下 Arnold 渲染器的基础知识和一些使用技巧,Arnold 渲染器做为一款强大的渲染器还有很多功能值得我们去探索。


参考文献和资料素材

Arnold for Cinema 4D 用户指南: https://docs.arnoldrenderer.com/display/A5AFCUG

ACES色彩文件:https://pan.baidu.com/s/1jpfdzjNcOBcSyNYjVkQtIA 提取码: bpkz

高质量PBR材质:https://polyhaven.com/textures

高清焦散贴图:https://pan.baidu.com/s/1MwCL7gLjQH9rdZJ5G6AfuA 提取码: bbug

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